Mitsubishi HC-SF502B (HCSF502B) — Servomoteur AC 5 kW, arbre droit + frein, série MELSERVO J2

Identification du produit

Numéro de pièce : HC-SF502B

Aussi recherché sous les noms : HCSF502B, HC-SF-502B

Série : Mitsubishi MELSERVO HC-SF (Génération J2)

Type de moteur : Servomoteur AC sans balais — Arbre droit avec frein électromagnétique, 2000 tr/min

État : Neuf en boîte, scellé d'usine

Aperçu

La Mitsubishi HC-SF502B est un servomoteur AC sans balais à inertie moyenne de 5 kW issu de la plateforme MELSERVO J2 d'origine, équipé d'un frein électromagnétique à ressort sur un arbre droit. Nominalement 23,9 Nm en continu et 71,6 Nm en pic, il est configuré pour les axes lourds où l'interface de couplage à friction sur arbre droit est le choix de conception mécanique approprié et où un maintien mécanique de sécurité en cas d'arrêt du servomoteur n'est pas facultatif — axes verticaux, glissières chargées par gravité, colonnes Z supportant de lourds ensembles de broches, et tout entraînement de 5 kW où la perte de contrôle du servomoteur signifie que la charge est libre de se déplacer dans une direction incontrôlée.

Le frein est ici la caractéristique déterminante. À 5 kW et avec les masses de charge qui accompagnent les axes de cette capacité, les conséquences d'un axe non freiné perdant son verrouillage servo sont proportionnelles à la taille de la machine. Le frein à ressort maintient l'arbre mécaniquement dès que les 24 V CC sont retirés, que ce retrait soit planifié lors d'une séquence d'arrêt normale ou imprévu lors d'un défaut, d'un arrêt d'urgence ou d'une interruption de courant. L'axe se maintient. La charge reste là où la dernière commande de position l'a placée.

En tant que moteur de génération J2, le HC-SF502B est équipé de l' encodeur absolu série 14 bits à 16 384 PPR et est compatible avec les amplificateurs MR-J2-500 d'origine ainsi qu'avec la plateforme MR-J2S-500 plus récente. Pour la base installée substantielle de machines de production fonctionnant avec du matériel MR-J2 de première génération, cette double compatibilité fait du HC-SF502B le choix d'approvisionnement correct et unique pour un remplacement moteur identique — le HC-SFS502B (génération J2S 17 bits) ne fonctionnera pas sur les amplificateurs MR-J2.

Spécifications techniques

Pourquoi 5 kW, et pourquoi cet axe a besoin d'un frein

Tous les axes de 5 kW ne posent pas le même type de problème. Le HC-SF502B répond à une combinaison spécifique d'exigences : un axe de grande taille avec des besoins en couple réels, un profil de charge vertical ou affecté par la gravité, et une conception de machine où la sécurité de l'axe dépend d'un maintien mécanique fiable dans toutes les conditions d'arrêt possibles.

Les chiffres de couple définissent le contexte de capacité. Avec 23,9 Nm en continu, le HC-SF502B peut maintenir cette sortie indéfiniment dans des conditions thermiques nominales — poste après poste, cycle après cycle, sans approcher de surcharge tant que la demande de couple effective reste dans cette limite. Le pic de 71,6 Nm est la ressource de l'amplificateur pendant les phases d'accélération : déplacement rapide vers la prochaine position de coupe, décélération de la vitesse maximale de l'axe vers une position bloquée, tout transitoire de mouvement où la demande de couple instantanée dépasse largement la charge de coupe soutenue. Ce rapport pic/continu de trois contre un donne à l'axe l'autorité d'accélérer et de décélérer rapidement une charge à inertie élevée sans nécessiter que le moteur maintienne un courant de pointe au-delà du bref intervalle d'accélération.

La capacité de l'installation électrique de 7,5 kVA régit l'infrastructure d'alimentation électrique — dimensionnement des câbles, fusibles et gestion de l'énergie de régénération, tous clés à partir de ce chiffre. Avec un courant nominal de 25 A et les inerties de charge typiques des axes de machines lourdes, l'énergie de décélération régénérative renvoyée au bus CC lors des arrêts à haute vitesse est une véritable considération de conception de système que la conception du panneau doit prendre en compte.

Le frein existe en raison de ce que transportent typiquement les axes de 5 kW. Une tête de broche de VMC volumineuse peut peser plusieurs centaines de kilogrammes. Une palette chargée d'une pièce substantielle et d'un étau peut approcher le même ordre de grandeur. Lorsqu'un axe de cette capacité perd le courant du servomoteur — par conception lors d'une séquence d'arrêt, ou brusquement lors d'un déclenchement d'alarme — la situation mécanique est différente de celle d'un axe de 200 W perdant son servomoteur. L'énergie stockée dans la charge, et la distance qu'elle peut parcourir avant que le frottement ne l'arrête, ne sont pas négligeables. Le frein à ressort du HC-SF502B maintient cette charge immobile à l'instant où les 24 V CC sont retirés, sans aucune dépendance vis-à-vis de la logique de contrôle, de l'état du logiciel ou de l'état de l'amplificateur.

Le frein à ressort : principes d'ingénierie à cette échelle

Le mécanisme de freinage est simple dans son concept et critique dans ses conséquences. Un ressort mécanique applique une force de serrage continue sur le disque de frein contre la plaque de frein — l'arbre est maintenu. L'alimentation de la bobine du frein avec 24 V CC génère un champ magnétique qui comprime le ressort et libère le disque, permettant une rotation libre de l'arbre. Retirez les 24 V CC et le ressort s'engage immédiatement. Aucun signal requis. Aucune commande logicielle. Aucun délai pour l'exécution d'une séquence de contrôle. L'arbre est bloqué dans le temps qu'il faut au ressort pour bouger.

Cette simplicité mécanique est exactement ce qui rend la conception à ressort intrinsèquement sûre. Le mode de défaillance du frein est toujours vers l'état sûr — si le circuit de la bobine échoue, si le relais tombe, si l'alimentation 24 V est interrompue pour quelque raison que ce soit, le ressort s'engage et l'axe se maintient. Un frein alimenté (qui nécessite du courant pour maintenir) a une caractéristique de défaillance opposée : toute défaillance du circuit de la bobine libère l'axe. Sur un entraînement chargé par gravité de 5 kW, la différence entre ces deux modes de défaillance n'est pas académique.

L'intégration correcte du système de freinage dans la machine nécessite trois éléments :

La signal MBR de l'amplificateur MR-J2S ou MR-J2 doit contrôler le relais de frein. La sortie MBR est le signal d'interverrouillage du frein de l'amplificateur — elle retarde l'engagement du frein jusqu'après que l'amplificateur ait terminé sa séquence de décélération et confirmé que le moteur s'est arrêté. Contourner l'interverrouillage MBR et câbler le relais de frein directement à partir d'un contact d'arrêt d'urgence provoque l'engagement du ressort contre un arbre de 5 kW en rotation. Le choc mécanique résultant est suffisamment sévère pour causer des dommages immédiats au frein et génère des charges d'impact dans la chaîne cinématique qui peuvent affecter la vis à billes, le couplage et les roulements du moteur ainsi que le frein lui-même.

Un absorbeur de surtension câblé directement aux bornes de la bobine du frein n'est pas facultatif. La bobine du frein est une charge inductive importante. La coupure de 24 V CC via un relais sans suppression d'arc génère une surtension qui peut endommager les contacts du relais, la sortie du pilote du relais dans l'amplificateur et d'autres composants partageant le même bus d'alimentation 24 V. L'absorbeur doit être positionné au niveau de la bobine — au point de connexion du moteur, pas au relais — pour être pleinement efficace.

Pour les applications d'axes verticaux, les directives de spécification publiées par Mitsubishi placent le couple statique déséquilibré recommandé à 70 % ou moins du couple nominal du moteur — environ 16,7 Nm à l'arbre pour ce moteur. Les conceptions d'axes avec un déséquilibre de charge gravitationnelle plus élevé doivent utiliser un contre-équilibrage mécanique supplémentaire aux côtés du système servo et frein. Le frein est conçu pour maintenir une charge dans sa capacité nominale, et non pour remplacer un contrepoids manquant sur un entraînement vertical surchargé.

Arbre droit : sélection et installation du couplage à 5 kW

L'arbre droit du HC-SF502B accepte les accouplements à serrage par friction — accouplements à disque, accouplements à soufflet et moyeux d'accouplement à mâchoires à serrage divisé où la force de serrage entre l'alésage du moyeu et le diamètre extérieur de l'arbre transmet le couple. C'est l'interface standard et éprouvée pour les entraînements d'axes à vis à billes CNC haute performance, et elle fonctionne correctement lorsque l'accouplement est correctement spécifié et installé.

Une spécification correcte signifie que l'accouplement est évalué pour le couple maximal, et non le couple continu. Le pic de 71,6 Nm est le chiffre qui régit la sélection de l'accouplement. Un accouplement sélectionné à la puissance nominale continue de 23,9 Nm mais marginal à 71,6 Nm finira par glisser lors des transitoires de déplacement rapide et de décélération qui sont des conditions de fonctionnement normales sur un axe CNC. Un glissement sur un axe de 5 kW avec une charge lourde est un événement qui arrête la production, pas une nuisance récupérable.

Le facteur de service du fabricant d'accouplements pour le service servo inversé doit être appliqué au couple maximal lors de la sélection finale. Une spécification d'accouplement conservatrice à ce niveau de capacité coûte peu et évite le scénario diagnostiquement difficile d'erreurs de position intermittentes qui n'apparaissent que lors de profils de mouvement spécifiques — l'empreinte d'un moyeu d'accouplement marginalement glissant.

Le montage du moyeu suit les mêmes directives qui s'appliquent à toute la famille HC-SF : utilisez le trou fileté à l'extrémité de l'arbre et un tire-fond pour positionner axialement le moyeu sur l'arbre. Marteler ou presser le moyeu sur ce cadre de moteur transmet l'énergie d'impact à travers l'arbre vers le disque de l'encodeur et l'ensemble de roulement à l'arrière. Les dommages à l'encodeur qui en résultent sont rarement immédiats — ils ont tendance à se manifester des mois plus tard sous forme d'alarmes de position intermittentes sous vibration, qui sont très difficiles à retracer jusqu'à un événement d'installation de moyeu qui s'est produit avant la mise en service de la machine.

Pour les applications où le mécanisme entraîné nécessite une connexion de couple positive par clavette et moyeu plutôt qu'une interface à friction — poulies de synchronisation, moyeux d'engrenage, entraînements par pignon — le moteur correct est le HC-SF502BK (arbre claveté avec frein). Le HC-SF502B est la spécification lorsque la conception de l'accouplement est à serrage par friction et que l'interface mécanique ne nécessite pas de rainure de clavette.

Encodeur de génération J2 et avantage de la double compatibilité

Le HC-SF502B utilise l' encodeur absolu série 14 bits de la plateforme J2 à 16 384 positions par révolution. Absolu série signifie que l'encodeur transmet un mot de position numérique à l'amplificateur à chaque intervalle d'échantillonnage et maintient un compteur absolu multi-tours après l'arrêt via une batterie de secours. Lors de toute mise sous tension après tout type d'interruption — planifiée, imprévue, brève ou prolongée — l'amplificateur lit la position absolue actuelle et l'axe démarre à sa position correcte sans cycle de retour de référence.

La batterie de secours pour le compteur absolu utilise la pile lithium A6BAT installée dans l'amplificateur servo. Elle est entretenue au niveau de l'amplificateur lors de la maintenance planifiée. Remplacez-la lorsque l'amplificateur affiche son alarme de batterie faible — avant que la cellule ne soit complètement épuisée. Une A6BAT complètement épuisée provoque la réinitialisation du compteur multi-tours, et la machine ne peut pas reprendre la production sans cycle de retour de référence sur cet axe.

La valeur pratique de l'encodeur de génération J2 à ce stade de la chronologie du produit HC-SF est la compatibilité d'amplificateur qu'il permet. Le protocole série 14 bits est lisible par les deux générations d'amplificateurs sans adaptation :

• MR-J2-500A / MR-J2-500B — Amplificateurs J2 d'origine. Compatibilité totale, sans restrictions.
• MR-J2S-500A / MR-J2S-500B / MR-J2S-500CP — Amplificateurs J2-Super. Rétrocompatible avec l'encodeur J2.

Le HC-SFS502B avec son encodeur J2S 17 bits fonctionne uniquement sur le matériel MR-J2S-500. Connecter un moteur J2S 17 bits à un amplificateur MR-J2 de première génération produit une erreur de protocole d'encodeur ; l'axe ne fonctionnera pas. Le HC-SF502B n'a pas une telle restriction. Pour chaque machine en service avec des amplificateurs MR-J2-500 d'origine, le HC-SF502B est la cible d'approvisionnement exacte — un remplacement de moteur qui ramène l'entraînement aux spécifications d'origine sans aucune modification d'amplificateur, réingénierie de paramètres ou travail de mise en service supplémentaire.

HC-SF502B vs HC-SFS502B : un seul point de décision

Les deux moteurs sont de 5 kW, 23,9 Nm, arbre droit avec frein électromagnétique, sur une bride de 176 × 176 mm. La sortie mécanique et le montage physique sont identiques. La génération de l'encodeur et l'exigence d'amplificateur ne le sont pas.

La décision d'approvisionnement se réduit à une seule vérification : regardez la plaque signalétique de l'amplificateur. MR-J2-500 (sans S) signifie que le HC-SF502B est le seul moteur correct pour cet entraînement. MR-J2S-500 signifie que les deux moteurs sont compatibles — le HC-SFS502B offre une résolution d'encodeur plus élevée, mais le HC-SF502B est une alternative entièrement valide pour les machines où le retour 14 bits a toujours été suffisant.

Plage HC-SF 2000 tr/min — où se situe le 502B

Le HC-SF502B partage la bride de 176 × 176 mm avec tous les moteurs HC-SF de 2 kW à 7 kW. Au sein du groupe de capacité 502, quatre variantes couvrent la matrice complète arbre et frein : pas de suffixe (droit, sans frein), B (droit avec frein), K (claveté, sans frein), BK (claveté avec frein). Les quatre partagent les mêmes dimensions de bride, spécifications d'encodeur et compatibilité d'amplificateur. Le type d'arbre et la présence du frein n'ont aucun effet sur la sélection électrique ou d'amplificateur.

Applications typiques

Axes Z de VMC sur les centres d'usinage verticaux de grande taille. La colonne Z chargée par gravité est l'application définitive pour tout servomoteur de 5 kW freiné — tête de broche lourde, déplacement vertical direct, maintien mécanique obligatoire en cas d'arrêt du servomoteur. Le HC-SF502B à arbre droit convient aux interfaces d'accouplement à disque ou à soufflet utilisées sur les entraînements d'axes à vis à billes VMC à haute rigidité, et le frein maintient la colonne en position de stationnement lors de chaque changement d'outil, de pause de programme et d'arrêt de fin de poste.

Axes de broche et de barres d'alésage de centre d'usinage horizontal. Les axes de déplacement de broche des centres d'usinage horizontaux qui déplacent des ensembles de broches et d'outils d'alésage lourds le long de l'axe de la broche sous des charges d'alésage soutenues nécessitent la capacité de 5 kW pour maintenir une vitesse de coupe constante. La broche n'est pas un axe en chute libre dans toutes les configurations, mais sur les conceptions où la broche supporte un surplomb important non soutenu, le frein offre l'assurance mécanique que le verrouillage servo seul ne peut pas fournir.

Grand axe transversal X de tour CNC. Les coulisses transversales X des centres de tournage lourds supportant de grands ensembles de tourelles et de porte-outils nécessitent un couple soutenu à des vitesses d'avance CNC et un maintien mécanique fiable à la position d'usinage entre les coupes. Le 23,9 Nm continu fournit l'autorité d'avance, et le frein maintient la position de la coulisse transversale lors des arrêts d'urgence et des réinitialisations de machine sur les tours à lit incliné où la coulisse transversale n'est pas entièrement autobloquante contre la gravité.

Stations de levage et d'abaissement de machines de transfert. Les stations de levage de lignes de transfert industrielles qui élèvent et abaissent les dispositifs de maintien de pièces entre les niveaux de convoyeur utilisent des entraînements servo avec freins de sécurité intrinsèque comme exigence de conception standard. La combinaison de capacité de sortie de 5 kW, de frein à ressort et d'interface d'accouplement à arbre droit du HC-SF502B convient aux conceptions d'actionneurs à engrenages ou à courroie utilisées sur les mécanismes de levage de transfert de format moyen.

Alimentations et redresseurs servo. Les unités d'alimentation de presse servo pour le redressage et l'alimentation de bande de bobine utilisent des entraînements servo à couple élevé sur les axes des rouleaux d'alimentation et des rouleaux de redressage. Ces axes fonctionnent sous une demande de couple continue élevée, inversent leur direction à plusieurs reprises à chaque course de presse, et doivent maintenir la bande en position entre les courses. Le frein maintient la bande pendant que la presse fonctionne ; l'encodeur de génération J2 fournit la référence de position absolue nécessaire pour une longueur d'avance constante sur les séries de production.

Neuf en boîte, scellé d'usine

Scellé d'usine signifie emballage Mitsubishi d'origine avec tout en place — carton extérieur intact, support en mousse intérieur intact, capuchon d'extrémité d'arbre installé, tous les ports de connecteur couverts, joint d'huile dans l'état de fabrication. Le moteur et l'ensemble de frein intégré n'ont jamais été alimentés, jamais installés, et ne portent aucune histoire thermique ou mécanique. Les surfaces de friction du frein sont neuves d'usine ; il n'y a pas eu de cyclage du disque dû à un service antérieur.

Pour une machine de production arrêtée en attendant ce moteur, le stock neuf en boîte élimine le temps de réparation et livre une unité dans un état entièrement connu. Aucune question sur la qualité d'installation précédente, aucune incertitude sur les événements de défaut antérieurs ou l'historique de surcharge. Pour les stocks de pièces de rechange planifiés sur des parcs de machines de l'ère J2 où cette capacité apparaît sur des axes critiques, le stock scellé d'usine fournit des unités constamment commissionnables qui vont directement du stockage à l'installation.

Stocké dans des conditions de température stable et de faible humidité, à l'abri des vibrations, le stock HC-SF502B scellé d'usine maintient ses spécifications complètes pendant plusieurs années. Au-delà de cinq ans, une rotation lente de l'arbre avant mise en service dans le cadre de la vérification d'installation redistribue la graisse des roulements avant que le moteur ne soit mis sous tension pour la première fois.

Questions fréquemment posées

Q1 : Quels amplificateurs sont compatibles avec le HC-SF502B ?

Le HC-SF502B est compatible avec les amplificateurs de génération J2 et J2-Super de classe 500. Les modèles confirmés compatibles sont MR-J2-500A et MR-J2-500B (génération J2 d'origine), et MR-J2S-500A, MR-J2S-500B, et MR-J2S-500CP (génération J2-Super). L'encodeur J2 14 bits est lisible par les deux plateformes sans modification. Le HC-SF502B n'est pas compatible avec les amplificateurs MR-J3 ou MR-J4.

Q2 : Quelle est la différence entre le HC-SF502B et le HC-SFS502B ?

Les deux moteurs sont de 5 kW, 23,9 Nm, arbre droit avec frein électromagnétique, sur une bride de 176 × 176 mm — physiquement interchangeables au montage. La différence réside dans la génération de l'encodeur : le HC-SF502B utilise un encodeur 14 bits (16 384 PPR) et fonctionne avec les amplificateurs MR-J2 et MR-J2S. Le HC-SFS502B utilise un encodeur 17 bits (131 072 PPR) et ne nécessite que les amplificateurs MR-J2S. Si la machine utilise du matériel MR-J2-500 d'origine, sourcez le HC-SF502B. Si elle utilise du MR-J2S-500, les deux moteurs sont compatibles.

Q3 : Comment le frein électromagnétique doit-il être séquencé pour éviter l'usure prématurée ?

Le frein ne doit s'engager qu'après que le moteur a complètement décéléré jusqu'à l'arrêt. Contrôlez toujours le relais de frein via la sortie MBR (interverrouillage de frein électromagnétique) de l'amplificateur MR-J2 ou MR-J2S, qui synchronise l'engagement après confirmation de l'arrêt du moteur. Câbler le relais de frein directement à partir d'un contact d'arrêt d'urgence sans l'interverrouillage MBR provoquera l'engagement du ressort contre un arbre de 5 kW en rotation, causant des dommages immédiats au frein. De plus, installez toujours un absorbeur de surtension directement aux bornes de la bobine du frein pour supprimer le pic de tension inductive à la coupure, protégeant le relais et les circuits de sortie de l'amplificateur.

Q4 : Où se trouve la batterie de l'encodeur absolu et quand doit-elle être remplacée ?

La batterie lithium Mitsubishi A6BAT qui alimente l'encodeur absolu se trouve à l'intérieur de l' amplificateur servo, pas du moteur. Elle maintient le compteur de position multi-tours lors de toute interruption de courant, éliminant les cycles de référencement au redémarrage. Remplacez-la lorsque l'amplificateur affiche son avertissement de batterie faible — avant l'épuisement complet. Une A6BAT complètement déchargée provoque la réinitialisation du compteur de position absolue, nécessitant un cycle de retour de référence avant que la production ne puisse reprendre. Le moteur lui-même ne nécessite aucun entretien de batterie.

Q5 : Le HC-SF502B peut-il remplacer un HC-SF502BK si la variante à arbre claveté n'est pas disponible ?

Le HC-SF502B et le HC-SF502BK sont identiques à l'exception de l'arbre. Le HC-SF502B a un arbre droit lisse; le HC-SF502BK a une rainure de clavette usinée. Si le moyeu du côté entraîné possède une rainure de clavette, le HC-SF502B ne peut pas être substitué directement sans modifier le moyeu — la clavette n'a nulle part où s'engager sur un arbre lisse. La substitution d'un moteur à arbre droit pour une conception à arbre claveté nécessite soit le remplacement du moyeu par un conçu pour un accouplement à friction sur arbre lisse, soit l'approvisionnement de la variante correcte à arbre claveté. N'essayez pas de faire fonctionner un moyeu claveté sur un arbre lisse en vous fiant uniquement à la friction ; à 5 kW, les demandes de couple rendent cela peu fiable.